ku波段衛(wèi)星通信雨衰計算及分析外文翻譯

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1、Ku波段衛(wèi)星通信雨衰計算及分析徐慨、向順祥、黃林書電子工程系海軍工程大學(xué)中國武漢摘要：使用雨量計、頻譜分析儀和其他設(shè)備，根據(jù)模擬結(jié)果，測量和分析了武漢市降雨率及雨衰對Ku波段衛(wèi)星通信信號的影響。分析了降雨率和雨衰的關(guān)系，并將結(jié)果與國際電信聯(lián)盟無線電通信部門（ITU-R）估計值進行了比較，分析了實際測量值與預(yù)測值之間的不同之處。利用測得的數(shù)據(jù)，對不準(zhǔn)確的預(yù)測模型，提出了一個改進算法，證明ITU-R提出的預(yù)測模型是正確的。實驗結(jié)果表明，有必要通過長時間的測量，獲得足夠的數(shù)據(jù)，來確定不同站點雨衰與降雨率之間關(guān)系。關(guān)鍵詞：頻譜分析儀、

2、衛(wèi)星通信、雨衰、預(yù)測模型I引言在衛(wèi)星通信鏈路設(shè)計，必須計算鏈路的效率和冗余。因為信號可能會被吸收和過濾，所以必須提供冗余或一些對抗措施，如自適應(yīng)功率控制，通過分集接收來提高鏈路效率。然后有兩個問題：應(yīng)該提供多少冗余來滿足鏈路的有效性要求；應(yīng)采取什么措施來對抗雨衰。雖然國內(nèi)外已經(jīng)做了許多理論的實驗研究，但是對于不同的地域鏈路的設(shè)計要求，實驗結(jié)果不是很符合。在論文中，通過一段時間測量武漢的降雨以及Ku波段衛(wèi)星信號衰減，繪制了降雨和信號衰減之間的關(guān)系圖。在比較獲得的關(guān)系圖和ITU-R給出的模型曲線后，證明ITU-R預(yù)測模型在不同地區(qū)

3、之間存在一些錯誤，因此有必要進行一些測試，對ITU-R預(yù)測模型做一些修改。II測量系統(tǒng)的原理圖一顯示了測量系統(tǒng)的原理。該圖的左側(cè)的是降雨衰耗估算。下行鏈路信號由天線接收，并且其頻率被轉(zhuǎn)增下來的低噪聲B轉(zhuǎn)換，并且隨后轉(zhuǎn)到頻譜。最后，通過RS-232接口，信號電壓被保存到計算機。菱形天線:0.6m，LNB振蕩器頻率11300MHz；輸入頻率：12.25GHZ~12.75GHZ；輸出頻率：950MHZ~1450MHZ；因為它是垂直極化測量信號,電源電路是采用12.5V直流；光譜頻率范圍:3KHZ~3GHZ,10個值是每分鐘收集。右側(cè)

4、是降雨量的測量。這個雨量計的測量精度:0.1毫米~7毫米/小時,運行電壓:9~24v直流電源提供的收集器.雨量計得到了降雨的每分鐘(毫米),并發(fā)送數(shù)據(jù)在計算機中的數(shù)據(jù)收集器。當(dāng)數(shù)據(jù)乘以60,那么降雨的小時是有(毫米/小時)。測試地點：武漢，緯度:30.52°；經(jīng)度：114.31°；高度：23.3米測試頻率：12.333GHz;仰角的天線：48.45°。Fig.1實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖III測試結(jié)果及建模分析A.ITU-R降雨衰減模型A=g×L（dB）（1）g=a×Rb（dB/km）（2）其中，L是降雨的有效路徑，g是降雨衰減比，R是雨

5、量比，a，b是相關(guān)系數(shù)，其值隨頻率不同變化。B.陽光下計算放的信號的參考電平吸光度的衰減在雨天、云和大氣的變化是緩慢的。大氣吸收有氧氣和水蒸氣組成。其中水的蒸氣在不同的天氣變化最大。相比較而言，吸收衰減在慢衰減中是最主要的因素。為了去除噪聲和閃爍的影響，分析了在下雨之前三天和下雨之后三天的晴朗天氣所有的信號電平，得到了晴朗天氣的信號參考電平As。C.計算雨衰取在1分鐘內(nèi)獲得的10個信號得平均值,就得到了雨中每分鐘的信號電平。然后每分鐘雨衰如下：A=As-Ar（dB）其中，A是指雨衰，As是晴朗天氣的信號參考電平，Ar是雨中的每

6、分鐘信號電平。D.測量結(jié)果分析圖2表示的是武漢地區(qū)2008-05-03的降雨情況。水平軸是時間,垂直是雨衰減率。信號隨時間衰減如圖3所示。比較兩個圖，可以得出以下結(jié)論：（1）降雨越大，雨衰也越大。最大的降雨發(fā)生在5月3號的21:00，恰好信號衰減發(fā)生在那個時候（2）信號衰減是不僅發(fā)生在下雨的時候，下雨后也有，因為在某些方面天空中的云也使信號發(fā)生衰減。例如，5月3日在17:00-18:00，雖然不下雨，但很明顯，仍然有信號衰減。（3）雨衰減率期間的降雨量是相對持久。在相同的降雨，信號由降雨引起的為20的衰減分鐘顯然是大于一個或兩

7、分鐘。Fig2.武漢降雨環(huán)境Fig3信號衰減E.誤差分析雨衰減和信號衰減之間的關(guān)系如圖4所示。水平軸是降雨,垂直軸的是雨衰減率?！?”曲線是降雨試驗測得,“e”曲線是在ITU-R提供的公式模型的基礎(chǔ)上繪制?！啊鳌鼻€是草擬的測量值處理的最小二乘方法算法。如圖所示,由ITU-R提供雨衰模型與武漢地區(qū)實際情況有很大不同，并且隨著降雨量的增加誤差也增大。圖4：雨衰之間的關(guān)系Fig5.誤差曲線IV改進后的算法模型修改后的ITU-R雨衰模型：Ap=Aitu-r—Perror其中,Ap是修正后的雨衰減，Aitu-r是ITU-R雨衰模型預(yù)測

8、的雨衰，Perror是修正因子。圖5是誤差曲線。“*”是圖4所提供的誤差值曲線，曲線是由最小二乘法得到的。表達式為：Perror=-0.0006*R*R+0.1308*R-0.1847(dB)其中，R是降雨量。則修改后的預(yù)測模型是:Ap=Aitu-r—(-0.0006*R*R